熱障涂層可以顯著降低合金表面溫度,提高發(fā)動機熱效率,成為當代先進航空發(fā)動機的關鍵防護材料。到目前為止,7YSZ熱障涂層技術已經較為成熟,并在實際中得到廣泛應用。航空發(fā)動機的工作溫度很高,在高溫下,YSZ涂層由于釔離子偏聚,會發(fā)生復雜的相變。根據相變產物所含Y濃度的多少,可以把這些相分為富釔相結構或貧紀相結構。由于YSZ的晶體結構對于其力學、物理等性能具有重要的影響,并與熱障涂層的失效密切相關。因此,了解YSZ在高溫退火后其結構發(fā)生什么樣的變化對于理解熱障涂層在高溫下的失效形式具有重要的作用。本文主要研究在1200℃下高溫退火48h后YSZ的結構演變。通過SEM對退火前后的YSZ微觀形貌進行對比;通過TEM分析富釔區(qū)的結構特點,并獲得類L12超點陣結構;通過STEM分析YSZ富釔區(qū)類L12型結構超點陣的局部原子信息。從實驗和理論相結合的方法構建類L12型超點陣結構的晶體結構模型,并對模型進行分析。本文研究取得的結果如下:第一、通過SEM分析得知,高溫退火后YSZ中柱狀晶之間相互融合,柱狀晶間隙變小。運用TEM觀察到YSZ內部形成孔洞,即富釔區(qū)。并在富釔區(qū)采集到類L12型結構超點陣,其沿著[100]方向產生禁止衍射的斑點。HAADF-STEM模式下觀測到L12型超點陣結構區(qū)域的陽離子發(fā)生晶格畸變,沿著[100]方向形成寬窄交替的特點。第二、利用MS軟件建立Zr6Y2O15模型,該模型是立方YSZ晶胞中的某一個氧平面平行于(100)晶面沿著[001]方向發(fā)生剪切所得,其剪切位移為晶格常數的1/4倍。通過第一性原理對模型的馳豫,發(fā)現(xiàn)其陽離子晶格畸變特點符合實驗中HAADF像的特點。并且根據YSZ原子排列特點提出兩種氧平面剪切模型的機理。第三、對Zr6Y2015模型進行電子衍射花樣以及HAADF像的模擬,發(fā)現(xiàn)其模擬電子衍射花樣沿著[100]方向產生禁止衍射斑點,與實驗中所觀察到的現(xiàn)象一致,HAADF像模擬也和實驗中HAADF像相匹配。計算Zr6Y2O15模型的力學性能,并與立方相Zr02相結構比較,發(fā)現(xiàn)Zr6Y2015更容易發(fā)生剪切形變。
【學位單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

隔熱性能并得到廣泛應用％。??隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的熱障涂層技術在一定程度上已經較為成熟，??如圖１．２所示。??低熱導率，隔熱阻斷??熱生長氧化層?抗高溫氧化防護??、丨?一?？?—?—?—■?Ｍｉ?—?？??提高環(huán)境耐力??甘：?承受機械載荷??基底??圖１．２熱障涂層的結構??從圖１．２可以看出熱障涂層結構由最外層陶瓷層（Ｃｅｒａｍｉｃ?ｔｏｐ?ｃｏａｔ，簡稱??２??

?工＾＾??（ａ?件??圖１．３?（ａ）?ＡＰＳ噴涂設備，（ｂ）典型ＡＰＳ熱障涂層形貌［｜８】??（２）電子束物理氣相沉積法??由于航空發(fā)動機內部的渦輪葉片各個部位所處的高溫環(huán)境不一樣，從而對??涂層的結構和性能要求也不同。對于所處環(huán)境極其惡劣的葉片部位，大氣等離??子噴涂法由于其本身制備工藝的缺陷，無法滿足其需求。因此，為了彌補大氣??等離子噴涂法的不足，自上世紀７０年代開始美國等幾個國家開始大力發(fā)展電子??束物理氣相沉積技術的研宄。??真空室??力概電子?／?；＇－１?＾?＾?ｖ?ｖ－！?Ｗ－，ｖ?＾??ｖ??ｉ?Ｌ?，?＇?－＞ｒ?＇?Ｖ．＇?！?ｃ；，?ｖ?，＼ｖ??ｉ＾／ＨＩ｜＼＼?１１１?ｉｌｌ?Ｌ??蒸發(fā)電子一?／?ｉ?＼?Ｍ?■?＼?＾?Ｉ?ｒ?Ｉ．?＼??電：流?二丨?ｉ：Ｖ：：??⑷靡一口「硭：＾?ｒ??圖１．４?（ａ）?ＥＢ－ＰＶＤ設備

⑷靡一口「硭：＾?ｒ??圖１．４?（ａ）?ＥＢ－ＰＶＤ設備，（ｂ）典型ＥＢＰＶＤ熱障涂層形貌間??ＥＢ－ＰＶＤ法的制備如圖１．４?（ａ）所示：首先將空氣自真空室中抽走，用經過??高壓電流加速的電子轟擊定制的靶材并使之蒸發(fā)；然后將靶材的蒸汽以原子或??分子的形態(tài)在基底表面上緩慢沉積；最后，在基底表面形成了一層柱狀晶結構??的涂層。通過ＥＢ－ＰＶＤ法制備的涂層形貌是由一簇簇的柱狀晶聚在一塊所組成，??４??
【參考文獻】

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本文編號：2891558